Patent RU-2519410-C2 (RU)
Title: Способ выращивания монокристаллов методом бестигельной зонной плавки и устройство для его осуществления
Inventor: ALEKSEEV SERGEJ VLADIMIROVICH
IPC: C30B13/30
Filed: 2012-09-13
Granted: 2014-06-10
Abstract: Изобретение относится к металлургии, а именно - к выращиванию монокристаллов методом бестигельной зонной плавки с электронно-лучевым нагревом. Способ включает затравление кристалла из расплавленной зоны, выдержку в течение заданного времени и вытягивание монокристалла на затравку из расплавленной зоны в градиенте температуры, в процессе которого осуществляют контроль величины диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны, при этом величину диаметра фронта кристаллизации выбирают с заданной поправкой, учитывающей допустимое отклонение диаметра выращиваемого монокристалла от заданного, и поддерживают эту величину постоянной в течение всего процесса выращивания путем регулирования величины диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны, в частности, за счет изменения скорости перемещения верхнего штока ростовой камеры. Способ осуществляют в устройстве, включающем ростовую камеру 3 с нижним и верхним штоками, видеокамеру 1, установленную в смотровом окне 2 ростовой камеры 3, выход видеокамеры через блок обработки сигнала 4 подключен к формирователю управляющего сигнала 5, выход которого соединен с входом блока автоматического управления скоростью перемещения штоков 6, подключенного к приводу 7 перемещения штоков, устройство снабжено стробоскопом 8, установленным перед смотровым окном 2 ростовой камеры 3, и синхронизатором 9, соединенным с входами синхронизации стробоскопа 8 и видеокамеры 1, а блок обработки сигнала 4 содержит процессор 10 с подключенными к нему модулями выделения кадра изображения 11, выделения контура изображения 12, вычисления диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны 13 и вычисления диаметра фронта кристаллизации 14, при этом процессор 10 соединен с синхронизатором 9, а выход видеокамеры 1 подключен к входу модуля выделения кадра изображения 11, который через модуль выделения контура изображения 12 подключен к входам модуля вычисления диаметра фронта кристаллизации 14 и модуля вычисления диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны 13, выходы которых соединены, соответственно, с первым 15 и вторым 16 усредняющими фильтрами, формирователь управляющего сигнала 5 выполнен в виде двухкаскадного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, при этом входы первого каскада 17 регулятора, формирующего сигнал, учитывающий фактический фронт кристаллизации монокристалла, соединены, соответственно, с выходом первого усредняющего фильтра 15 и модулем задания величины поправки 18, входы второго каскада 19 регулятора, формирующего сигнал, учитывающий диаметр центральной симметричной части расплавленной зоны, соединены, соответственно, с выходом первого каскада 17 регулятора и выходом второго усредняющего фильтра 16, а выход второго каскада 19 регулятора подключен к входу блока автоматического управления скоростью перемещения штоков 6. Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения и регулирования диаметра монокристалла в процессе выращивания и повышении стабильности работы устройства, что позволяет выращивать кристаллы с минимально допустимым отклонением диаметра по всей длине слитка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.